زیمنس و حرکت به سوی توربین بادی +10mw

شرکت زیمنس در 5 سال آینده از پلت فرم توربین بادی خود رونمایی خواهدکرد(اشاره به توربین باد 10 مگاواتی با هزینه ی 80 یورو برای هر مگاوات ساعت به عنوان هدف در سال 2025).

زیربنای 7مگاواتی زیمنس در گذشته به عنوان یک توربین بادی 8 مگاواتی، به بازار دریایی ارائه شده بود. در گفتگو با روزنامه نگاران، مدیر عامل شرکت انرژی‌ بادی زیمنس، درباره‌ی پیشرفت‌های فنی این شرکت گفت: وقتی صحبت قیمت در میان باشد، اندازه‌ی قطعات حائز اهمیت خواهدبود و این خود اهرمی است که جهت حرکت و پیشرفت تا 2025 را تعیین می کند. وی افزود: بستر‌های فعلی که مجموعه، در حال کار با آن‌ها است، بستر‌هایی با توان 6، 7 و 8 مگاوات هستند. با پیش‌رفتن به سمت 2025 یک زیرساخت جدید معرفی خواهدشد که طبق تجربه این سکو، بزرگتر نیز خواهدشد.

به علاوه هانی‌بال درباره‌ی پلت فرم جدید گفت: این ساختار به طور کامل به قطر روتور بستگی ندارد، سایز 10 متر، می‌تواند برای این زیرساخت مناسب باشد. این نشان می‌دهد که توان پلت فرم جدید 10 مگاوات یا بیشتر خواهدبود.

در حال حاضر نیاز به فراهم نمودن مسیری برای توسعه توربین های بادی 6 تا 8 مگاواتی، برای کارآمد سازی این پروژه است.

هانی بال همچنین تصدیق کرد که توربین بادی 8 مگاواتی زیمنس به بازار عرضه شده‌است.

زیمنس اعلام کرد که متعهد شده‌است تا سال 2025، هزینه‌های بادی-دریایی، شامل هزینه‌ی اتصالات را تا میزان €80/MWh کاهش دهد. هانی­بال گفت: این هدف تا سال 2020، تا میزان €100/MWh  می تواند برآورده‌شود.

هانی بال درباره ی پایه و پلت فرم توربین های بادی نیز افزود که زیمنس در حال کارکردن بر روی انواع جدیدی از زیرساخت برای توربین های فراساحلی است؛ مفهوم جدید طراحی هیبریدی شامل یک پوشش ساپورت برای بخش بتنی بر پایه وزن می‌باشد.

زیمنس گفت: برای کاهش هزینه، ساختار شبکه ی پوششی می تواند با استفاده از گره های پیش ساخته و لوله­های فولادی استاندارد ساخته شود. این شرکت برای سال 2017، قصد نصب یک نمونه ی اولیه از این نوع را در پروژه ی بادی فراساحلی Nissum Brending در دانمارک دارد.

در ادامه افزود: این فوندانسیون ها هنوز به‌عنوان نوآوری به شمار می‌روند و صنعتی نشده‌اند. البته رویکرد ما بدین سمت است که بررسی کنیم چگونه این زیرساخت ها می توانند صنعتی شوند لذا در حال حاضر آن ها را برای تولید و مصارف صنعتی طراحی می کنیم.

طراحی توربین بادی با تقلید از 8 نوع حرکت مرغ مگس خوار

پس از طراحی مرسوم توربین بادی در سال های اخیر، این بار با الهام از حرکات مرغ مگس خوار هنگام پرواز، ماشین بادی توسط شرکت تایر طراحی شد که پتانسیل برق رسانی در حوزه محلی را دارد. به گفته طراح این ماشین بادی، آنیس آوینی، این اولین طراحی غیر معمول مبدل انرژی نیست. شرکت او، سافون انرژی، در سال 2012، توربین بادی بدون پره را در ابعاد وسیع به بهره برداری رساند. اما این بار با نگاهی متفاوت به منابع انرژی طبیعی و کارآمد و با الهام از توانایی مرغ مگس خوار در پرواز به مدت طولانی، موفق به ساخت توربین بادی شدند که به لحاظ آیرودینامیک سه بعدی این ادعا را دارد که طراحی ذکر شده اجازه تبدیل حرکت خطی به حرکت چرخشی جریان باد را می دهد. این توربین بادی از دو بال با محور عمودی به طول 25/5 فوت(6/1 متر) با سطح جاروب 7/11 فوت(56/3 متر) از جنس فیبر کربن بهره می برد. اندازه توربین بادی طراحی شده نسبت به توربین های سه پره ای محور افقی ساخته شده برای مصارف محلی به لحاظ سطوح جاروب شده کوچکتر است. بنابراین این ماشین در مجموع، توان خروجی در حدود کمتر از 1 کیلووات خواهد داشت. همچنین از مزیت های این توربین بادی نسبت به توربین های بادی مرسوم می توان از آلودگی صوتی کمتر، ایمنی بیشتر برای پرندگان مهاجر و مزاحمت بصری کمتر نام برد و برای نصب توربین های با تراکم بالا در مزارع بادی اجازه مانور خواهد داشت. افزون بر این، این شرکت به منظور طراحی توربین های با مقیاس بالاتر برای استفاده در مزارع ساحلی و فراساحلی برنامه ریزی کرده است. توربین بادی شبیه سازی شده از پرواز مرغ مگس خوار همچنان با گرفتن داده های زیادی از قبیل توان خروجی، راندمان، رفتار آیرودینامیکی پره ها، مقاومت مواد و توزیع تنش در تحلیل های استحکامی در فاز آزمایش بوده و شرکت هیچ حرفی مبنی بر تولید انبوه، قابلیت های عملکردی و قیمت تمام شده به میان نیاورده است. اما باید به این نکته توجه داشت که طراحی این توربین های بادی می تواند رقابتی در بازارهای جهانی به راه اندازد. 

تعمیرات و نگهداری توربین های انرژی بادی

امروزه تعداد توربین های انرژی بادی موجود در جهان که به تعمیر و نگهداری نیاز دارند به بیش از صد هزار عدد می رسد.  چنانچه متصدیان به منظور افزایش بهره وری توربین های موجود، بجای تجدید نظر، اقدام به طراحی اصولی کنند، این نیاز به تعمیر و نگهداری کاهش خواهدیافت. نشانه هایی دال بر کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری توربین های بادی جدید، واقع در مناطق خشک، وجود دارد که پارامترهای بسیاری مانع از مقایسه صحیح این امر می شود. همچنین تخمین تعداد توربین های استفاده شده در جهت تولید برق کار آسانی نیست. بر اساس نشریه انجمن انرژی بادی جهانی، حدود 241.100.000 توربین بادی فعال در جهان تا سال 2013 وجود دارد که بیش از یک چهارم این تعداد، در چین قرار دارد. رشد سریع توربین های بادی در سال های اخیر حاکی از آن است که اکثر این توربین ها نسبتا تازه نصب شده اند. همچنین تا پایان سال 2014، میزان تولید برق از توربین های بادی در جهان، حدود370 گیگاوات بوده که نسبت به برق تولیدی در سال 2009، به مقدار 211 گیگاوات افزایش تولید داشته است که این مهم حاکی از افزایش 57 درصدی تولید برق طی 5 سال گذشته است.پ

بازار تعمیر و نگهداری توربین های انرژی بادی، که معمولا به صورت میزان سود سالیانه بر اساس مگاوات بیان می شود، تا سال 2009 به میزان حدود 4.5 بیلیون یورو(بر اساس هزینه ی فرضی 28000 یورو برای هر مگاوات در سال) اقدام به نصب توربین کرده است. مقدار 211 گیگاوات ظرفیت اضافه تا سال 2010، مبلغی حدود 3.6 میلیارد یورو به حساب می آید که حدودا 8 میلیارد یورو در سال را تخمین می زند. این هزینه ها در سال 2013 توسط پتر سوبودا، مشاور ارشد انرژی آلمان(BET)، مورد بررسی قرارگرفت و هزینه ی تعمیر و نگهداری میانگین توربین های جدید(بین 2 تا 4 سال ساخت) با ظرفیت میانگین 2 مگاوات و برای توربین های قدیمی تر(8 تا 11 سال ساخت) با ظرفیت میانگین 1.2 مگاوات براساس کیلووات ساعت فراهم شد که این مقدار حدود 0.014 یورو برای توربین های بادی جدید و 0.024 یورو برای توربین های قدیمی درنظرگرفته شد. سوبودا به این نکته اشاره کرد که استفاده از توربین در بیشترین ساعت کارکرد، متعاقبا بیشترین هزینه را برای تعمیر و نگهداری آن به بار خواهدآورد. همچنین طراحی توربین های بادی قدیمی زمانی اتفاق افتاد که شرایط باد و تاثیرات آن بر روی توربین بادی مانند  امروز شناخته شده نبود. به همین دلیل توربین ها با طراحی قدیمی نسبت به توربین های جدید خطر بالاتری داشتند و بعد از 15 سال کارکرد، هزینه تعمیرات به طرز عجیبی بالا می رفت. توربین های بادی، به منظور جلوگیری از خطر سقوط، نیازمند تعمیر و نگهداری بیشتری هستند، هر چند ممکن است این تعمیرات باعث کاهش خروجی مطلوب آن ها شود. علاوه بر این، هزینه تعمیرات توربین های در بازه 15 تا 20 سال ساخت به میزان 0.03 تا 0.035 برای هر کیلووات ساعت خواهدبود. با این وجود، امید بسیاری برای کاهش هزینه ها و تعمیر و نگهداری، با تکیه بر فن آوری و طراحی توربین های جدید وجود دارد. پیشرفت در فناوری توربین های بادی کمک کرده تا هزینه ی تعمیرات و نگهداری به طور قابل توجهی کاهش یابد. در گذشته، توربین های بادی برای مناطق با سرعت کم باد، طراحی و بهینه نشده بودند، لذا تعمیر و نگهداری توربین های این مناطق نسبت به توربین های جدید و توسعه یافته بیشتر بود. 

مزرعه بادی با توان تامین کشوری کوچک که در چین بی استفاده است

مزرعه بادی جویگان ، در مرز صحرای گبی، نشانی از تلاش چین برای تسلط بر بازار انرژی های تجدید پذیر است. این مزرعه انرژی بادی با بیش از 7000 توربین بادی، از بزرگترین مزارع بادی جهان است که قادر به تامین برق مورد نیاز یک کشور کوچک می باشد. امروزه آسیاب های بادی، بی فایده جلوه می کنند. برخلاف شرایط بادی مناسب، توربین بادی به دلیل تقاضای کم، در شهر جویگان(شهری با بیابان های وسیع و مزارع در شمال غربی استان گانسو)، مسدود شده اند.  می توان به چین به عنوان بزرگ ترین تولیدکننده ی گازهای گلخانه ای برای جایگزین کردن انرژی بادی و انرژی خورشیدی و سایر جایگزین های زغال سنگ اشاره نمود، تا خود را پیشگام تلاش های جهانی، برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی قراردهد. بیش از 920000 توربین بادی در سراسر این کشور ساخته شده است، که قادر به تولید 145 گیگاوات برق می باشند. این مقدار، تقریبا 2 برابر ظرفیت مزارع بادی ایالات متحده آمریکاست. یک توربین بادی از هر سه توربین بادی در جهان، هم اکنون در کشور چین است و دولت در حال اضافه کردن آن ها، در نرخ بیش از یک عدد در ساعت است. برخی از این پروژه های بادی کمتر مورد استفاده قرارگرفته اند، برخی در حال کنار آمدن با کاهش رشد اقتصادی در سراسر کشوراند و در مقابل، از برخی دیگر به علت طرفداری مداوم مقامات محلی از صنایع ذغال سنگ و کمبود خطوط انتقال الکتریسیته(از مناطق روستایی در شمال و غرب چین، به شهرهای در حال رشد)، ممانعت به عمل آمده است. مقامات چینی، چالش های پیش روی بخش انرژی های بادی را، مشکلات در حال رشد توصیف کرده اند و می گویند سرمایه گذاری در انرژی تجدید پذیر، طی دراز مدت جواب خواهد داد. هزینه های پروژه های انرژی بادی، با پیشرفت تکنولوژی و ساخت و ساز های موثرتر، به سرعت در حال کاهش هستند و دولت نیز به تداوم در سرمایه گذاری های سنگین و جدی در بخش انرژی های تجدید پذیر، متعهد شده است.(حداقل 360 بیلیون دلار تا سال 2020، برای توسعه ی منابع انرژی های تجدید پذیر). به گفته ی تحلیل گران، موفقیت چین، به مهارت آن در غلبه بر موانع سیاسی و عملی، شامل پایداری در برابر انرژی های تجدید پذیر از دولت های محلی وکمبود توربین بادی در اطراف شهرهای مهم، بستگی خواهدداشت. پائولو فرانکل، رئیس بخش انرژی های تجدید پذیر، در آژانس بین المللی انرژی گفت: این امر تا حدی یک مبارزه ی سیاسی است، با این حال مسیری بسیار قوی و استوار است. تصویب مزرعه بادی جویگان در سال 2008 توسط دولت، به هدف چین برای تبدیل شدن به رهبر جهانی در بخش انرژی های پاک تحقق بخشید. دولت نیز متعهد به سرمایه گذاری 17/4 بیلیون دلاری در سال 2020 و ساخت مزرعه بادی وسیع با ظرفیت تولید 20 گیگاوات انرژی(بیش از ظرفیت بادی ترکیبی از چند کشور) شد. بخشی از مشکلات به محل نصب مربوط می شود، برای مثال گانسو استانی کوهستانی است که به دلیل وجود بادهای قوی انتخاب شده است اما از شهرهای پررونق شرق چین دور است که این امر انتقال الکتریسیته را دشوار می سازد. هم اکنون گانسو برخی از بالاترین نرخ های با بهره برداری کم را در بخش انرژی بادی در چین دارد. طبق آمار ارائه شده توسط اداره ملی انرژی در سال 2015، 39 درصد از ظرفیت انرژی باد در این استان به هدر رفته بود. در معرفی یک طرح جدید انرژی، مقامات اظهار کردند که تمرکز بر روی ساخت توربین های دور از مراکز شهری، باعث ایجاد عدم تعادل شده است. یک مقام اداره ی ملی انرژی گفت که در حال حاضر دولت باید تعداد زیادی توربین بادی در شرق بسازد تا به کاهش نیازهای حمل و نقل نیرو، در مسافت های طولانی، کمک کرده باشد. اما ساختن مزرعه بادی در شرق، ممکن است به دلیل کمبود بادهای قوی، زمین های مناسب و باتوجه به مزیت نیروگاه های ذغال سنگ، دشوار باشد. تقاضا برای الکتریسیته در شرایط رکود اقتصادی، مشکلات برای انرژی های تجدید پذیر را تشدید کرده است. این تقاضا، تنها نیم درصد در سال 2015 رشد کرد که این میزان کمترین نرخ رشد از سال 1974 است. 

ظرفیت جهانی استفاده از صنعت انرژی بادی در سال های اخیر

سال 2015 از نظر نصب حدود 60 گیگاوات و از نظر راه اندازی با بیش از 63 گیگاوات ظرفیت جدید انرژی بادی، سالی بی‌سابقه بود. طبق آخرین گزارشات در سال 2014، ظرفیت توربین‌های نصب شده 51.7 گیگاوات اعلام شده‌است. در سال 2015 سرمایه‌گذاری کلی در بخش انرژی پاک، به رکورد 329 میلیارد دلار (296.6 میلیارد یورو) رسیده‌است که این مقدار نسبت به سرمایه‌گذاری در سال 2014 (316 میلیارد دلار)، 4% رشد پیدا کرده‌است و رکورد 3 درصدی سال 2011 را شکست داده است. توان کل انرژی بادی تا پایان سال 2015، 432.9 گیگاوات بود که معرف رشد تجمعی بیش از 17% بازار است که این رشد با رشد شگفت‌انگیز ظرفیت نصب شده 30753 مگاواتی در صنعت چین امکان‌پذیر بوده‌است. صنعت جهانی انرژی بادی در سال 2015، ظرفیت 63.467 مگاوات راه اندازی کرد که معرف رشد 22 درصدی بازار بصورت سالانه است. در اوایل سال 2015، انتظارات نسبی برای رشد بازار جهانی زیاد نبود، به عنوان مثال رکود اقتصادی در بازار اروپا و برخی از بازارهاری نو ظهور و عدم قطعیت سیاسی در ایالات متحده، انجام پروژه ها را در سال 2015 با مشکلی جدی رو به رو ساخت. ظاهرا بار دیگر قادر به حذف دولت چین در پیشی گرفتن نسبت به تمام پروژه های توسعه انرژی بادی نبودیم. چین با در اختیار داشتن بزرگترین بازار در زمینه انرژی بادی از سال 2009، بالاترین جایگاه را نیز در سال 20155 حفظ کرد. آن طور که انتظار می رفت، نصب و راه اندازی  ظرفیت های جدید در قاره آسیا دوباره در صدر بازارهای جهانی قرارگرفت. همینطور اروپا و آمریکای شمالی به ترتیب در رده های دوم و سوم قرار گرفتند. در سال 2015، همانند سال های 2013 و 2014، بار دیگر مجموع ظرفیت های نصب شده خارج از محدوده OECD بودند که این امر از سال 2010 به غیر از 2012 صادق بود. همچنین این توسعه در یک آینده از پیش تعیین شده ادامه خواهدداشت. در پایان سال گذشته، تعداد کشورهای با ظرفیت بیش از 1000 مگاوات نصب واحد جدید، به 26 رسید که شامل 17 کشور در اروپا، 4 کشور در آسیا و اقیانوسیه (چین، هند، ژاپن و استرالیا)، 3 کشور در آمریکای شمالی (کانادا، مکزیک، ایالات متحده)، 1 کشور در آمریکای لاتین (برزیل) و 1 کشور در آفریقا (آفریقای جنوبی) بود. با پایان سالی که گذشت، 8 کشور ظرفیتی افزون بر 10000 مگاوات داشتند که شامل کشور چین (145.362 مگاوات)، ایالات متحده (74.471 مگاوات)، آلمان (44.947 مگاوات)، هند (25.088 مگاوات)، اسپانیا (23.025 مگاوات)، انگلستان (13.603 مگاوات)، کانادا (11.205 مگاوات) و فرانسه (10.358 مگاوات) شدند.  شکل زیر مربوط به ظرفیت جهانی نصب شده توربین بادی می باشد.